WO2015045257A1

WO2015045257A1 - 自動変速機

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Publication number: WO2015045257A1
Application number: PCT/JP2014/004128
Authority: WO
Inventors: 康弘小河内; 優仲岸; 真也鎌田; 龍彦岩▲崎▼
Original assignee: マツダ株式会社
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2015-04-02
Also published as: DE112014000189B4; DE112014000189T5; US20160025190A1; US9382981B2; JP6036629B2; JP2015068408A; CN105556167A; CN105556167B

Abstract

　自動変速機（１０）が、入力軸（１２）と、該入力軸と同軸上に配設されかつデファレンシャル機構に連結される出力部（出力軸１３）と、ダブルピニオン型の第１及び第２プラネタリギヤセット（ＰＧ１，ＰＧ２）と、シングルピニオン型の第３及び第４プラネタリギヤセット（ＰＧ３，ＰＧ４）と、第１～第４プラネタリギヤセットの所定の回転要素間を断接する第１～第３クラッチ（ＣＬ１～ＣＬ３）と、第２キャリヤ（Ｃ２）及び第１キャリヤ（Ｃ１）と変速機ケース（１１）とをそれぞれ断接する第１及び第２ブレーキ（ＢＲ１，ＢＲ２）とを備え、前記自動変速機の減速比が１となる変速段が、第６速に設定されている。

Description

自動変速機

　本発明は、車両に搭載される自動変速機に関する技術分野に属する。

　一般に、車両に搭載される自動変速機は、複数のプラネタリギヤセット（遊星歯車機構）と、クラッチやブレーキ等の複数の油圧式摩擦締結要素とを備え、油圧制御によってこれらの摩擦締結要素を選択的に締結することにより、前記プラネタリギヤセットを経由する動力伝達経路を切り換えて、複数の前進変速段と通例１段の後退速段とを実現可能なように構成される。

　例えば特許文献１には、３つのシングルピニオン型のプラネタリギヤセットと５つの摩擦締結要素とを備え、これら摩擦締結要素のうちのいずれか２つを締結することにより、前進６段及び後退１段を達成する自動変速機が開示されている。

　また、近年においては、エンジンの燃費性能の向上や変速性能の向上のために、前進変速段のさらなる多段化が求められており、例えば、３つのプラネタリギヤセットと６つの摩擦締結要素とを備え、これらの摩擦締結要素のうちの２つの摩擦締結要素の締結の組み合わせにより、前進８段を実現する自動変速機が考えられている。

　しかし、この構成では、各変速段において非締結状態の摩擦締結要素が４つ存在することになり、そのため、これらの非締結状態の摩擦締結要素における摩擦板間の摺動抵抗又は摩擦板間の潤滑油の粘性抵抗等により、自動変速機全体としての駆動損失が大きくなり、多段化による燃費性能の向上効果が損なわれる可能性がある。

　これに対し、特許文献２には、２つのシングルピニオン型のプラネタリギヤセット及び２つのダブルピニオン型のプラネタリギヤセットと、５つの摩擦締結要素とを備え、これらの摩擦締結要素のうちの３つを選択的に締結することにより、前進８段を実現する自動変速機が開示されている。

　これによれば、各変速段における非締結状態の摩擦締結要素の数が２つになるので、前記のような駆動損失が抑制されると共に、シングルピニオン型のプラネタリギヤセットに比べて変速比の設定の自由度が高いダブルピニオン型のプラネタリギヤセットを併用しているので、相隣接する変速段間のギヤステップ（第ｎ速（ｎ：整数）における減速比／第（ｎ＋１）速における減速比）の配分を適切に設定しやすくなるメリットが期待できる。

特開２００８－２９８１２６号公報特開２００９－１７４６２６号公報

　しかし、前記特許文献２に開示された自動変速機では、該自動変速機の減速比が１となる変速段（直結段）が第５速であるため、減速比が１よりも大きい変速段（減速段）が４段しかなく、この結果、適切なギヤステップを確保しようとすると、低速側の変速段（第１速、第２速等）における減速比が小さくなる。このため、車両重量に対して相対的に排気量の小さなエンジンを搭載した車両の場合に、駆動力が不足する懸念があり、特に発進加速性が不足する可能性がある。そこで、特許文献２の自動変速機では、第１速における減速比をかなり大きく設定しており、そのために、第１速及び第２速間のギヤステップが他の変速段間のギヤステップよりも極端に大きくなり、適切なギヤステップの配分性が犠牲にされている（図２１の比較例参照）。

　この問題に対しては、例えば、自動変速機の出力ギヤからデファレンシャル機構の入力ギヤまでのギヤ列で構成される最終減速機構の減速比である最終減速比を大きくすることによって、適切なギヤステップの配分を実現しながら、所要の駆動力や発進加速性を確保することが考えられる。しかし、この場合、デファレンシャル機構の入力ギヤが大型化し、特に、自動変速機が横置き式とされて、自動変速機とデファレンシャル機構とが一体化された駆動ユニットが構成されるフロントエンジン・フロントドライブ車の場合、その駆動ユニットが大型化し、該駆動ユニットのエンジンルームへの搭載性が問題となる。

　また、前記特許文献２に開示された自動変速機において、直結段を第６速以上の高速段に設定するようにすることが考えられるかもしれないが、前記特許文献２において、５つの摩擦締結要素Ｃ１，Ｃａ，Ｃｂ，Ｂ１，Ｂ２のうちの３つを締結する１０通りの組み合わせのうち、第１速～第８速及び後退速で用いられていない残り１つの組み合わせ、つまり、クラッチＣ１、ブレーキＢ１，Ｂ２を締結する組合せでは、クラッチＣａ，Ｃｂが解放されるので、プラネタリギヤセット８におけるキャリヤＣｒがフリーとなり、そのため、出力ギヤ３が連結されたプラネタリギヤセット８のリングギヤＲｒに回転力を出力できず、ニュートラル状態となる。このため、クラッチＣ１、ブレーキＢ１，Ｂ２を締結する組合せは、変速段として用いることができない。

　したがって、特許文献２に開示された自動変速機では、第５速よりも低速段側に新たな変速段（減速段）を設けて直結段を第６速以上とすることが不可能なのである。

　また、特許文献２の自動変速機において、あえて直結段を第６速以上に設定しようとして、各プラネタリギヤセットの回転要素間の連結関係、及び、これらの回転要素と摩擦締結要素との関係の一部を変更しようとしても、自動変速機においては、その一部の変更が他の部位にまで及び、その一部だけを単純に変更することはできず、実現可能なギヤ寸法で、各変速段の適切な減速比と変速段間の適切なギヤステップとを実現しようとすると、結局、新しい構成の自動変速機を始めから創り出さなければならないことになる。

　本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直結段を第６速に設定できて、相隣接する変速段間のギヤステップの適切な配分が可能な自動変速機を提供することにある。

　上記の目的を達成するために、本発明では、自動変速機として、変速機ケース内に、駆動源に連結される入力軸と、前記入力軸と同軸上に配設されかつデファレンシャル機構に連結される出力部と、第１サンギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤを有するダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセットと、第２サンギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤを有するダブルピニオン型の第２プラネタリギヤセットと、第３サンギヤ、第３キャリヤ及び第３リングギヤを有するシングルピニオン型の第３プラネタリギヤセットと、第４サンギヤ、第４キャリヤ及び第４リングギヤを有するシングルピニオン型の第４プラネタリギヤセットと、第１クラッチと、第２クラッチと、第３クラッチと、第１ブレーキと、第２ブレーキと、を備え、前記入力軸と前記第２サンギヤと前記第４キャリヤとが連結され、前記出力部と前記第１リングギヤと前記第４リングギヤとが連結され、前記第１サンギヤと前記第３リングギヤとが連結され、前記第２リングギヤと前記第３キャリヤとが連結され、前記第１クラッチは、前記第２キャリヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、前記第２クラッチは、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤとの間を断接し、前記第３クラッチは、前記第３サンギヤと前記第４サンギヤとの間を断接し、前記第１ブレーキは、前記第２キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、前記第２ブレーキは、前記第１キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、前記自動変速機の減速比が１となる変速段が、第６速に設定されている、という構成とする。

　前記の構成により、自動変速機の減速比が１となる変速段（直結段）を第６速とすることが可能となり、直結段を第５速とした従来の自動変速機に比べて、減速段（減速比が１よりも大きい変速段）の数が多くなる。

　したがって、適切なギヤステップの配分性を犠牲にすることなく、低速側の変速段（第１速、第２速等）における減速比を大きくすることができる。この結果、相隣接する変速段間の適切なギヤステップの設定を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となる。

　また、特に、横置き式の自動変速機とデファレンシャル機構とが一体化されて駆動ユニットが構成され、自動変速機の入力軸が、駆動源としての小排気量エンジンに連結されている場合に、自動変速機の出力ギヤからデファレンシャル機構の入力ギヤまでのギヤ列で構成される最終減速機構の減速比である最終減速比を増大しなくても済み、その最終減速比の増大に伴う駆動ユニットの大型化を抑制することができる。よって、相隣接する変速段間の適切なギヤステップの設定が可能になるとともに、駆動ユニットのエンジンルームへの搭載性の悪化を抑制することができる。

　上記自動変速機において、前記自動変速機は、前進８段及び後退１段を達成するものであり、前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、第１速が形成され、前記第１クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、第２速が形成され、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第３速が形成され、前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第４速が形成され、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第５速が形成され、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第３クラッチの締結により、第６速が形成され、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキの締結により、第７速が形成され、前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキの締結により、第８速が形成され、前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、後退速が形成される、という構成が好ましい。

　このことにより、各プラネタリギヤセットのサンギヤ及びリングギヤの歯数を適切に設定することにより、第１速～第５速、第７速、第８速及び後退速についても、適切な減速比が実現される。

　以上説明したように、本発明の自動変速機によると、直結段を第６速に設定できて、相隣接する変速段間のギヤステップの適切な配分を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る自動変速機を示すスケルトン図である。前記自動変速機の各変速段時における摩擦締結要素の締結状態を示す締結表である。（ａ）は、第１速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第１速における減速比線図である。（ａ）は、第２速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第２速における減速比線図である。（ａ）は、第３速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第３速における減速比線図である。（ａ）は、第４速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第４速における減速比線図である。（ａ）は、第５速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第５速における減速比線図である。（ａ）は、第６速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第６速における減速比線図である。（ａ）は、第７速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第７速における減速比線図である。（ａ）は、第８速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、第８速における減速比線図である。（ａ）は、後退速における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、（ｂ）は、後退速における減速比線図である。第２実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第３実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第４実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第５実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第６実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第７実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。第８実施形態に係る自動変速機のスケルトン図である。各プラネタリギヤセットを構成するギヤの歯数例を示す表である。図１９の歯数例の場合の各変速段の減速比及び相隣接する変速段間のギヤステップを示す表である。図２０のギヤステップを、比較例と共に図示したグラフである。前記第１実施形態の変形例に係る自動変速機のスケルトン図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１は、本発明の第１実施形態に係る自動変速機１０の構成を示す。この自動変速機１０は、車両に搭載されるとともに、前進８段及び後退１段を達成するものである。

　自動変速機１０は、変速機ケース１１内に、エンジン等の駆動源に連結される入力軸１２と、この入力軸１２と同軸上に配設されかつデファレンシャル機構に連結される出力軸１３（出力部）とを備えている。自動変速機１０は、入力軸１２及び出力軸１３が車両前後方向（長さ方向）に延びるように車両に搭載される縦置き式である。入力軸１２の車両前側の端部が前記駆動源に連結され、出力軸１３の車両後側の端部が前記デファレンシャル機構に連結される。

　また、変速機ケース１１内には、入力軸１２と同軸上に、図１の左側である入力側（駆動源側）から順に、ダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセットＰＧ１（以下、単に第１ギヤセットＰＧ１という）と、ダブルピニオン型の第２プラネタリギヤセットＰＧ２（以下、単に第２ギヤセットＰＧ２という）と、シングルピニオン型の第３プラネタリギヤセットＰＧ３（以下、単に第３ギヤセットＰＧ３という）と、シングルピニオン型の第４プラネタリギヤセットＰＧ４（以下、単に第４ギヤセットＰＧ４という）とが配設されている。

　また、変速機ケース１１内には、入力軸１２と同軸上に、５つの摩擦締結要素が配設されている。すなわち、第２ギヤセットＰＧ２と第３ギヤセットＰＧ３との入力軸方向の間には、第１クラッチＣＬ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間には、入力側から順に、第２クラッチＣＬ２及び第３クラッチＣＬ３が配設されている。第１ギヤセットＰＧ１の入力側には、入力側から順に、第１ブレーキＢＲ１及び第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　前記第１～第４ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４は、それぞれ３つの回転要素を有している。すなわち、第１ギヤセットＰＧ１は、回転要素として、第１サンギヤＳ１、第１リングギヤＲ１及び第１キャリヤＣ１を有する。第２ギヤセットＰＧ２は、回転要素として、第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２及び第２キャリヤＣ２を有する。第３ギヤセットＰＧ３は、回転要素として、第３サンギヤＳ３、第３リングギヤＲ３及び第３キャリヤＣ３を有する。第４ギヤセットＰＧ４は、回転要素として、第４サンギヤＳ４、第４リングギヤＲ４及び第４キャリヤＣ４を有する。

　ここで、ダブルピニオン型の第１ギヤセットＰＧ１は、第１サンギヤＳ１に噛み合わされた複数の第１ピニオンと、該各第１ピニオンにそれぞれ噛み合わされかつ第１リングギヤＲ１に噛み合わされた複数の第２ピニオンとを有し、これら第１及び第２ピニオンが第１キャリヤＣ１に支持されている。ダブルピニオン型の第２ギヤセットＰＧ２も、第１ギヤセットＰＧ１と同様に、第２サンギヤＳ２に噛み合わされた複数の第１ピニオンと、該各第１ピニオンにそれぞれ噛み合わされかつ第２リングギヤＲ２に噛み合わされた複数の第２ピニオンとを有し、これら第１及び第２ピニオンが第２キャリヤＣ２に支持されている。また、シングルピニオン型の第３ギヤセットＰＧ３は、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とに噛み合わされた複数のピニオンを有し、該ピニオンが第３キャリヤＣ３に支持されている。シングルピニオン型の第４ギヤセットＰＧ４も、第３ギヤセットＰＧ３と同様に、第４サンギヤＳ４と第４リングギヤＲ４とに噛み合わされた複数のピニオンを有し、該ピニオンが第４キャリヤＣ４に支持されている。

　自動変速機１０においては、第１サンギヤＳ１と第３リングギヤＲ３とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが常時連結され、第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結されている。さらに、入力軸１２は、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣ４に常時連結され、出力軸１３は、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４に常時連結されている。

　また、第１クラッチＣＬ１は、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３との間を断接するように構成されている。第２クラッチＣＬ２は、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３との間を断接するように構成されている。第３クラッチＣＬ３は、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４との間を断接するように構成されている。

　さらに、第１ブレーキＢＲ１は、変速機ケース１１と第２キャリヤＣ２との間を断接するように構成されている。第２ブレーキＢＲ２は、変速機ケース１１と第１キャリヤＣ１との間を断接するように構成されている。

　以上の構成の自動変速機１０によれば、図２の締結表に示すように、５つの摩擦締結要素から３つの摩擦締結要素を選択的に締結することにより、前進の第１速～第８速及び後退速が形成される。尚、図２の締結表では、○印が、摩擦締結要素が締結していることを示し、空欄が、摩擦締結要素が締結を解除（解放）していることを示す。

　次に、図２に示す各摩擦締結要素の締結の組み合わせに従い、変速段ごとに、自動変速機１０の減速比が決定されるメカニズムを説明する。

　図３（ａ）～図１１（ａ）は、各変速段における摩擦締結要素の締結状態を示すスケルトン図であり、各図において、締結される摩擦締結要素を網掛けによって示す。図３（ｂ）～図１１（ｂ）は、対応する（ａ）図と同じ変速段における減速比を線図によって示す減速比線図である。この減速比線図において、各ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４における回転要素間の横方向の間隔はそれぞれのギヤ比によって定まり、ダブルピニオン型の第１及び第２ギヤセットＰＧ１，ＰＧ２では、キャリヤ、リングギヤ、サンギヤの順に配置され、シングルピニオン型の第３及び第４ギヤセットＰＧ３，ＰＧ４では、リングギヤ、キャリヤ、サンギヤの順に配置されている。

　また、前記減速比線図の縦軸は回転速度を表し、入力回転速度、つまり、入力軸１２とこれに常時連結された第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣ４の回転速度を「１」とし、ブレーキによって固定された回転要素の回転速度を「０」とする。また、常時連結された回転要素同士、及びクラッチによって連結された回転要素同士の回転速度は等しくなる。そして、Ｎ１～Ｎ８及びＮｒは、各変速段での出力回転速度、つまり、第１及び第４リングギヤＲ１，Ｒ４の回転速度（出力軸１３の回転速度）を示す。入力回転速度が「１」であるので、この出力回転速度の逆数が当該変速段における自動変速機１０の減速比となる。

　まず、第１速では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第２クラッチＣＬ２、第１ブレーキＢＲ１及び第２ブレーキＢＲが締結されるから、第１キャリヤＣ１及び第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」となる共に、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３全体が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の全回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、及び、第３リングギヤＲ３に常時連結された第１サンギヤＳ１もこれらと同一回転する。

　これらの回転要素の回転速度は、第２ギヤセットＰＧ２において、第２サンギヤＳ２の回転速度が「１」でかつ第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」であるという条件から、決定され、この回転速度が第１ギヤセットＰＧ１の第１サンギヤＳ１に入力されることにより、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」であるという条件から、第１リングギヤＲ１の回転速度が決まり、この回転速度が、第１速における出力回転速度Ｎ１となる。

　次に、第２速では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１クラッチＣＬ１、第１ブレーキＢＲ１及び第２ブレーキＢＲ２が締結されるから、第１キャリヤＣ１及び第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」となると共に、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３とが連結されることにより、第３サンギヤＳ３の回転速度も「０」となる。

　そして、第２サンギヤＳ２の回転速度が「１」でかつ第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」であるという条件から、第２リングギヤＲ２、及び、これに常時連結された第３キャリヤＣ３の回転速度が決定し、これにより、第３サンギヤＳ３の回転速度が「０」であるという条件から、第３リングギヤＲ３の回転速度、及び、これに常時連結された第１サンギヤＳ１の回転速度が決定する。この結果、第１ギヤセットＰＧ１において、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」であるという条件から、第１リングギヤＲ１の回転速度が決定し、この回転速度が、第２速における出力回転速度Ｎ２となる。

　次に、第３速では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２及び第２ブレーキＢＲ２が締結される。第２クラッチＣＬ２の締結により、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３全体が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の全回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、第３リングギヤＲ３に常時連結された第１サンギヤＳ１もこれらと同一回転する。

　また、第３サンギヤＳ３と第２キャリヤＣ２とが連結されることにより、第２ギヤセットＰＧ２全体が一体化し、この結果、第２及び第３ギヤセットＰＧ２，ＰＧ３の全回転要素が、第２サンギヤＳ２に入力される回転速度「１」で一体回転する。

　そして、この回転速度「１」が、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」である第１ギヤセットＰＧ１の第１サンギヤＳ１に伝達されることにより、第１リングギヤＲ１の回転速度が決定し、この回転速度が、第３速における出力回転速度Ｎ３となる。

　次に、第４速では、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１クラッチＣＬ１、第３クラッチＣＬ３及び第２ブレーキＢＲ２が締結されるから、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」となると共に、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４とが連結され、これらが同一回転する。

　そして、これらの条件と、第１サンギヤＳ１と第３リングギヤＲ３とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結され、回転速度が「１」となる入力回転要素である第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが常時連結されているという条件とから、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が、第４速における出力回転速度Ｎ４となる。

　次に、第５速では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第２ブレーキＢＲ２が締結される。第２クラッチＣＬ２の締結により、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３全体が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の全回転要素が同一回転し、第３リングギヤＲ３に常時連結された第１サンギヤＳ１、及び、第３サンギヤＳ３に連結された第４サンギヤＳ４もこれらと同一回転する。

　この結果、第１ギヤセットＰＧ１と第４ギヤセットＰＧ４とにおいて、第１サンギヤＳ１と第４サンギヤＳ４とが同一回転すると共に、常時連結された第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが同一回転し、かつ、第１キャリヤＣ１の回転速度が「０」であり、かつ、第４キャリヤの回転速度が「１」であるという条件から、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が、第５速における出力回転速度Ｎ５となる。

　次に、第６速では、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２及び第３クラッチＣＬ３が締結される。第２クラッチＣＬ２の締結により、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３全体が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の全回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、及び、第３リングギヤＲ３に常時連結された第１サンギヤＳ１もこれらと同一回転し、さらに、第３サンギヤＳ３に連結された第４サンギヤＳ４も同一回転する。

　また、第３サンギヤＳ３と第２キャリヤＣ２とが連結されることにより、第２ギヤセットＰＧ２全体が一体化し、第２ギヤセットの全回転要素が同一回転すると共に、第２サンギヤＳ２に常時連結された第４キャリヤＣ４も同一回転し、この結果、第４ギヤセットＰＧ４全体が一体化し、第４リングギヤＲ４、及び、これに常時連結された第１リングギヤＲ１も、前記回転要素と同一回転する。この結果、第１ギヤセットＰＧ１全体が一体化する。こうして第１～第４ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４が全て一体化して、これらの全回転要素が同一回転速度で回転することになる。

　したがって、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣ４に入力される回転速度「１」がそのまま、第１及び第４リングギヤＲ１，Ｒ４（出力軸１３）から、第６速における出力回転速度Ｎ６として出力される。これにより、第６速は直結段となる（第６速における減速比が１になる）。

　次に、第７速では、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び第１ブレーキＢＲ１が締結される。第２クラッチＣＬ２の締結により、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３とが結合されて第３ギヤセットＰＧ３全体が一体化することにより、第３ギヤセットＰＧ３の全回転要素が同一回転し、第３キャリヤＣ３に常時連結された第２リングギヤＲ２、及び、第３リングギヤＲ３に常時連結された第１サンギヤＳ１もこれらと同一回転し、さらに、第３サンギヤＳ３に連結された第４サンギヤＳ４も同一回転する。

　そして、これらの条件と、第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」であり、かつ、第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣ４の回転速度が「１」であるという条件とから、同一回転する前記各回転要素の回転速度が決定すると共に、これに伴って第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が、第７速における出力回転速度Ｎ７となる。

　次に、第８速では、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１クラッチＣＬ１、第３クラッチＣＬ３及び第１ブレーキＢＲ１が締結されるから、第２キャリヤＣ２の回転速度が「０」となると共に、これに連結された第３サンギヤＳ３及び第４サンギヤＳ４の回転速度も「０」となる。

　そして、第４ギヤセットＰＧ４において、第４キャリヤＣ４の回転速度が「１」であり、かつ、第４サンギヤＳ４の回転速度が「０」であるという条件より、第４リングギヤＲ４の回転速度が決定し、この回転速度が、第８速における出力回転速度Ｎ８となる。

　次に、後退速では、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第３クラッチＣＬ３、第１ブレーキＢＲ１及び第２ブレーキＢＲ２が締結されるから、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４とが連結されて、これらが同一回転すると共に、第１及び第２キャリヤＣ１，Ｃ２の回転速度が「０」となる。

　そして、これらの条件と、第１サンギヤＳ１と第３リングギヤＲ３とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結され、回転速度が「１」となる入力回転要素である第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが常時連結されているという条件とから、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４からの出力回転速度が決まり、この出力回転速度が、前進時とは逆方向の、後退速における出力回転速度Ｎｒとなる。

　以上のようにして、図２に示す摩擦締結要素の締結の組み合わせにより、回転速度Ｎ１～Ｎ８，Ｎｒを、０＜Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４＜Ｎ５＜Ｎ６＜Ｎ７＜Ｎ８、Ｎｒ＜０とすることが可能となる。また、前記の構成により、第６速における出力回転速度Ｎ６が、入力回転速度と同じになる。よって、第６速における減速比が１となる、前進８段及び後退１段の自動変速機１０が得られる。

　したがって、直結段を第６速とした自動変速機１０においては、直結段を第５速とした自動変速機に比べて、減速段（減速比が１よりも大きい変速段）の数が多くなり、適切なギヤステップの配分性を犠牲にすることなく、低速側の変速段（第１速、第２速等）における減速比を大きくすることが可能となる。この結果、相隣接する変速段間の適切なギヤステップの設定を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となる。

　次に、図１２～図１８にそれぞれ示す第２～第８実施形態に係る自動変速機２０～８０について説明する。

　これら自動変速機２０～８０も、自動変速機１０と同様に、車両に搭載されるとともに、前進８段及び後退１段を達成するものであって、変速機ケース内に、駆動源に連結される入力軸と、該入力軸と同軸上に配設されかつデファレンシャル機構に連結される出力部と、入力軸と同軸上に配設されたダブルピニオン型の第１及び第２ギヤセットと、入力軸と同軸上に配設されたシングルピニオン型の第３及び第４ギヤセットと、入力軸と同軸上に配設された摩擦締結要素（第１～第３クラッチ並びに第１及び第２ブレーキ）とを備えている。

　尚、図１２～図１８では、第１～第４ギヤセット及びその回転要素、並びに各摩擦締結要素については、図１と同じ符号を付している。

　第２～第８実施形態では、第１～第４ギヤセットの入力軸方向の並びの順番が、第１実施形態とは相違し、これに伴って各摩擦締結要素の配置も異なっている。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

　図１２に示す第２実施形態に係る自動変速機２０においては、変速機ケース２１内に、入力軸２２（及び出力軸２３）と同軸上に、入力側から順に、第１ギヤセットＰＧ１、第３ギヤセットＰＧ３、第２ギヤセットＰＧ２、及び、第４ギヤセットＰＧ４が配置されている。

　そして、第３ギヤセットＰＧ３と第２ギヤセットＰＧ２との入力軸方向の間に、第２クラッチＣＬ２が配設され、第２ギヤセットＰＧ２と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第１ギヤセットＰＧ１の入力側に、入力側から順に、第１ブレーキＢＲ１及び第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　図１３に示す第３実施形態に係る自動変速機３０においては、変速機ケース３１内に、入力軸３２（及び出力軸３３）と同軸上に、入力側から順に、第２ギヤセットＰＧ２、第１ギヤセットＰＧ１、第３ギヤセットＰＧ３、及び、第４ギヤセットＰＧ４が配置されている。

　そして、第２ギヤセットＰＧ２と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、第１クラッチＣＬ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第２クラッチＣＬ２及び第３クラッチＣＬ３がそれぞれ配設され、第２ギヤセットＰＧ２の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第１クラッチＣＬ１と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　図１４に示す第４実施形態に係る自動変速機４０においては、変速機ケース４１内に、入力軸４２（及び出力軸４３）と軸軸上に、入力側から順に、第２ギヤセットＰＧ２、第３ギヤセットＰＧ３、第４ギヤセットＰＧ４、及び、第１ギヤセットＰＧ１が配置されている。

　そして、第２ギヤセットＰＧ２と第３ギヤセットＰＧ３との入力軸方向の間に、第１クラッチＣＬ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第２クラッチＣＬ２及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第２ギヤセットＰＧ２の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第１ギヤセットＰＧ１の反入力側（出力側）の近傍に、第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　図１５に示す第５実施形態に係る自動変速機５０においては、変速機ケース５１内に、入力軸５２（及び出力軸５３）と同時上に、入力側から順に、第２ギヤセットＰＧ２、第４ギヤセットＰＧ４、第１ギヤセットＰＧ１、及び、第３ギヤセットＰＧ３が配置されている。

　そして、第２ギヤセットＰＧ２と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第１ギヤセットＰＧ１と第３ギヤセットＰＧ３との入力軸方向の間に、第２クラッチＣＬ２３が配設され、第２ギヤセットＰＧ２の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第３ギヤセットＰＧ３の出力側の近傍に、第２ブレーキＢ２が配設されている。

　図１６に示す第６実施形態に係る自動変速機６０においては、変速機ケース６１内に、入力軸６２（及び出力軸６３）と同軸上に、入力側から順に、第２ギヤセットＰＧ２、第４ギヤセットＰＧ４、第３ギヤセットＰＧ３、及び、第１ギヤセットＰＧ１が配置されている。

　そして、第２ギヤセットＰＧ２と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第３ギヤセットＰＧ３と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、第２クラッチＣＬ２が配設され、第２ギヤセットＰＧ２の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第２クラッチＣＬ２と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　図１７に示す第７実施形態に係る自動変速機７０においては、変速機ケース７１内に、入力軸７２（及び出力軸７３）と同軸上に、入力側から順に、第３ギヤセットＰＧ３、第２ギヤセットＰＧ２、第１ギヤセットＰＧ１、及び、第４ギヤセットＰＧ４が配置されている。

　そして、第３ギヤセットＰＧ３と第２ギヤセットＰＧ２との入力軸方向の間に、第２クラッチＣＬ２が配設され、第２ギヤセットＰＧ２と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、入力側から順に、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第３ギヤセットＰＧ３の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第３クラッチＣＬ３と第１ギヤセットＰＧ１との入力軸方向の間に、第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　図１８に示す第８実施形態に係る自動変速機８０においては、変速機ケース８１内に、入力軸８２（及び出力軸８３）と同軸上に、入力側から順に、第３ギヤセットＰＧ３、第２ギヤセットＰＧ２、第４ギヤセットＰＧ４、及び、第１ギヤセットＰＧ１が配置されている。

　そして、第３ギヤセットＰＧ３と第２ギヤセットＰＧ２との入力軸方向の間に、第２クラッチＣＬ２が配設され、第２ギヤセットＰＧ２と第４ギヤセットＰＧ４との入力軸方向の間に、入力側から順に、第１クラッチＣＬ１及び第３クラッチＣＬ３が配設され、第３ギヤセットＰＧ３の入力側の近傍に、第１ブレーキＢＲ１が配設され、第１ギヤセットＰＧ１の出力側の近傍に、第２ブレーキＢＲ２が配設されている。

　以上のように、第２～第８実施形態に係る自動変速機２０～８０は、第１実施形態の自動変速機１０も含めて、第１～第４ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４の入力軸方向の並びの順番、及び、各摩擦締結要素ＣＬ１～ＣＬ３，ＢＲ１，ＢＲ２の配設位置がそれぞれ異なっているが、その他の構成、すなわち、各ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４における回転要素（サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤ）の連結関係、クラッチＣＬ１～ＣＬ３によって互いに断接される回転要素の関係、及び、ブレーキＢＲ１，ＢＲ２によって変速機ケースとの間で断接される回転要素は、全て第１実施形態と同様である。

　すなわち、第２～第８実施形態に係る自動変速機２０～８０においても、第１サンギヤＳ１と第３リングギヤＲ３とが常時連結され、第１リングギヤＲ１と第４リングギヤＲ４とが常時連結され、第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣ４とが常時連結され、第２リングギヤＲ２と第３キャリヤＣ３とが常時連結され、入力軸２２～８２と第２サンギヤＳ２及び第４キャリヤＣ４とが常時連結され、出力軸２３～８３と第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４とが常時連結されている。

　また、第１クラッチＣＬ１は、第２キャリヤＣ２と第３サンギヤＳ３との間を断接するように構成され、第２クラッチＣＬ２は、第３サンギヤＳ３と第３リングギヤＲ３との間を断接するように構成され、第３クラッチＣＬ３は、第３サンギヤＳ３と第４サンギヤＳ４との間を断接するように構成されている。

　さらに、第１ブレーキＢＲ１は、変速機ケース２１～８１と第２キャリヤＣ２との間を断接するように構成され、第２ブレーキＢＲ２は、変速機ケース２１～８１と第１キャリヤＣ１との間を断接するように構成されている。

　したがって、いずれの実施形態に係る自動変速機２０～８０においても、図２に示す締結表に従って３つの摩擦締結要素が選択的に締結されることにより、第１実施形態に係る自動変速機１０と同様に、前進８段及び後退１段とが形成されると共に、第６速が直結段となる（第６速における減速比が１になる）。

　ここで、自動変速機１０～８０における第１～第４ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４の各ギヤの歯数を、例えば図１９に示すように設定すれば、各変速段における減速比、及び、前進の相隣接する変速段間のギヤステップ（第１速における減速比／第２速における減速比、第２速における減速比／第３速における減速比、第３速における減速比／第４速における減速比、第４速における減速比／第５速における減速比、第５速における減速比／第６速における減速比、第６速における減速比／第７速における減速比、第７速における減速比／第８速における減速比）は図２０に示すようになる。

　図２１により、このギヤステップ（図２１の「実施形態」）を、前述の特許文献２に記載された、直結段を第５速とした自動変速機のギヤステップ（図２１の「比較例」）と比較すると、特許文献２（比較例）のものは、第１速における減速比をかなり大きくしているために、第１速及び第２速間のギヤステップ（図２１では、「１－２」と記載）が、他の変速段間のギヤステップに比べて極端に大きくなっている。これに対して、自動変速機１０～８０のギヤステップは、１．１～１．５の狭い範囲内に収まり、極めて均等化されたギヤステップの配分が実現されている。

　以上の第１～第８実施形態に係る自動変速機１０～８０は、出力軸が入力軸と同軸上に配置された、特にフロントエンジン・リヤドライブ車用の縦置き式の自動変速機であるが、ギヤセット及び摩擦締結要素に関して縦置き式の自動変速機と同じ構成で、特にフロントエンジン・フロントドライブ車用の横置き式の自動変速機を構成することも可能である。

　例えば第１実施形態の自動変速機１０を、横置き式に変更した自動変速機１０’について説明する。図２２に示すように、自動変速機１０’においては、入力側（駆動源側）が、第４ギヤセットＰＧ４の側（図２２の右側）とされて、車幅方向に延びかつ駆動源（例えば横置き式のエンジン）に連結される入力軸１２’が、図２２の右側から左側に向けて延びて、第２サンギヤＳ２と第４キャリヤＣ４とに連結されている。

　また、自動変速機１０’においては、縦置き式の自動変速機１０における出力軸１３の代わりに、出力部としての出力ギヤ１３’が、入力軸１２’と同軸上に設けられている。出力ギヤ１３’は、第４ギヤセットＰＧ４の入力側（図２２の右側）に配設されていて、出力軸１３と同様に、第１リングギヤＲ１及び第４リングギヤＲ４に連結されている。その他の構成は、縦置き式の自動変速機１０と同じである。

　そして、前記出力ギヤ１３’は、図示しないが、入力軸１２’と平行に延びるカウンタ軸上のギヤを介して、当該自動変速機１０’と一体化されたデファレンシャル機構の入力ギヤに連結されており、出力ギヤ１３’からデファレンシャル機構の入力ギヤまでのギヤ列で最終減速機構が構成されている。

　したがって、直結段を第６速とした自動変速機１０’においては、直結段を第５速とした自動変速機に比べて減速段の数が多くなり、適切なギヤステップの配分性を犠牲にすることなく、低速側の変速段における減速比を大きくすることが可能となる。この結果、前記駆動源が小排気量エンジンである場合に、最終減速機構の減速比である最終減速比を増大しなくても済み、その最終減速比の増大に伴う、自動変速機とデファレンシャル機構とが一体化されてなる駆動ユニットの大型化を抑制することができる。よって、相隣接する変速段間の適切なギヤステップの設定を可能としながら、所要の駆動力や発進加速性を実現することが可能となり、しかも、駆動ユニットのエンジンルームへの搭載性の悪化を抑制することができる。

　縦置き式の第２～第８実施形態に係る自動変速機２０～８０ついても、自動変速機１０を自動変速機１０’に変更したのと同様にして、横置き式の自動変速機に変更することができる。

　本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

　例えば、上記実施形態では、前進の変速段数を８段としているが、第１～第４ギヤセットＰＧ１～ＰＧ４の全回転要素のうち、常時連結されているいずれか２つの回転要素間に、新たなクラッチ（第４クラッチ）を介設することにより、９段以上の前進変速段数が得られるように構成してもよい。この場合、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３及び前記第４クラッチの締結により、減速比が１である第６速が形成される。

　上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

　本発明は、車両に搭載される自動変速機に有用であり、直結段を第６速に設定することができると共に、相隣接する変速段間のギヤステップを適切に設定することができる点で、産業上の利用可能性は高い。

　　１０～８０、１０’　　自動変速機
　　１１～８１、１１’　　変速機ケース

　　１２～８２　　　　　　入力軸
　　１３～８３　　　　　　出力軸（出力部）
　　１３’　　　　　　　　出力ギヤ（出力部）
　　ＰＧ１　　　　　　　　第１プラネタリギヤセット
　　ＰＧ２　　　　　　　　第２プラネタリギヤセット
　　ＰＧ３　　　　　　　　第３プラネタリギヤセット
　　ＰＧ４　　　　　　　　第４プラネタリギヤセット
　　Ｓ１　　　　　　　　　第１サンギヤ
　　Ｓ２　　　　　　　　　第２サンギヤ
　　Ｓ３　　　　　　　　　第３サンギヤ
　　Ｓ４　　　　　　　　　第４サンギヤ
　　Ｒ１　　　　　　　　　第１リングギヤ
　　Ｒ２　　　　　　　　　第２リングギヤ
　　Ｒ３　　　　　　　　　第３リングギヤ
　　Ｒ４　　　　　　　　　第４リングギヤ
　　Ｃ１　　　　　　　　　第１キャリヤ
　　Ｃ２　　　　　　　　　第２キャリヤ
　　Ｃ３　　　　　　　　　第３キャリヤ
　　Ｃ４　　　　　　　　　第４キャリヤ
　　ＣＬ１　　　　　　　　第１クラッチ
　　ＣＬ２　　　　　　　　第２クラッチ
　　ＣＬ３　　　　　　　　第３クラッチ
　　ＢＲ１　　　　　　　　第１ブレーキ
　　ＢＲ２　　　　　　　　第２ブレーキ

Claims

　自動変速機であって、
　変速機ケース内に、
　　駆動源に連結される入力軸と、
　　前記入力軸と同軸上に配設されかつデファレンシャル機構に連結される出力部と、
　　第１サンギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤを有するダブルピニオン型の第１プラネタリギヤセットと、
　　第２サンギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤを有するダブルピニオン型の第２プラネタリギヤセットと、
　　第３サンギヤ、第３キャリヤ及び第３リングギヤを有するシングルピニオン型の第３プラネタリギヤセットと、
　　第４サンギヤ、第４キャリヤ及び第４リングギヤを有するシングルピニオン型の第４プラネタリギヤセットと、
　　第１クラッチと、
　　第２クラッチと、
　　第３クラッチと、

　　第１ブレーキと、
　　第２ブレーキと、を備え、
　前記入力軸と前記第２サンギヤと前記第４キャリヤとが連結され、
　前記出力部と前記第１リングギヤと前記第４リングギヤとが連結され、
　前記第１サンギヤと前記第３リングギヤとが連結され、
　前記第２リングギヤと前記第３キャリヤとが連結され、
　前記第１クラッチは、前記第２キャリヤと前記第３サンギヤとの間を断接し、
　前記第２クラッチは、前記第３サンギヤと前記第３リングギヤとの間を断接し、
　前記第３クラッチは、前記第３サンギヤと前記第４サンギヤとの間を断接し、
　前記第１ブレーキは、前記第２キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
　前記第２ブレーキは、前記第１キャリヤと前記変速機ケースとの間を断接し、
　前記自動変速機の減速比が１となる変速段が、第６速に設定されていることを特徴とする自動変速機。
　請求項１記載の自動変速機において、
　前記自動変速機は、前進８段及び後退１段を達成するものであり、
　前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、第１速が形成され、
　前記第１クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、第２速が形成され、
　前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第３速が形成され、
　前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第４速が形成され、
　前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキの締結により、第５速が形成され、
　前記第１クラッチ、前記第２クラッチ及び前記第３クラッチの締結により、第６速が形成され、
　前記第２クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキの締結により、第７速が形成され、
　前記第１クラッチ、前記第３クラッチ及び前記第１ブレーキの締結により、第８速が形成され、
　前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキの締結により、後退速が形成されることを特徴とする自動変速機。